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建筑结构设计过程中安全度问题研究

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摘要:在进行建筑结构设计时,结构设计安全度的确定,也是一项很重要的任务。建筑结构设计安全度的高低,应根据建筑所在地的经济和地理环境所决定。一般来说,安全度的高低,可视为此区域经济、技术等各方面的综合反映,具体包括地区经济和资源状况,以及建筑施工各项技术的水平高低和建筑材料的质量优劣。本文分析了建筑结构设计安全度的定义,探讨了提高建筑结构设计安全度的建议。

关键词:建筑;结构设计;安全度;建议

建筑结构安全直接影响建筑物的安全,由于设计或施工等原因可能造成建筑物发生各种质量事故,如墙体开裂、构件破坏、建筑物倾斜等,结构不安全严重时甚至发生倒塌事故。结构设计人员应针对具体工程和施工的特点,需要时选用高于规范规定的最低要求,并能够考虑结构的耐久性要求。此外,还要从结构的体系、构造、材料选择设计以及施工和使用中的各个环节保证结构的安全性。

一、建筑结构设计安全度的定义

衡量建筑物结构是否安全是否可靠,我们需要看其三条性能,安全性、适用性以及耐久性,而这也是建筑结构设计的最终目标。而在建筑结构设计中,用来度量结构这三条性能的指标就叫做安全度。三条性能的具体阐述如下:

第一条,是建筑结构的安全性。最终建成的建筑物,在正常的使用条件下应当完全能够承受可能出现的各种外荷载作用,具体包括其自重、各种机械设施设备、各类家具、各种人流以及自然风雪和气温变化等等,同时,在某些特殊情况下,比如地震、火灾、飓风等等,也仍然能在一定程度的作用下,保持建筑物的整体稳定性,不至于轻易倒塌。

第二条,是建筑结构的适用性。最终建成的建筑物,在正常的使用情况下,应当拥有比较良好的工作性能,可以正常地发挥建筑物内部各组织的使用功能。

第三条,是建筑结构的耐久性。最终建成的建筑物,在正常的使用和维护条件下,应当实现足够长的安全使用寿命,也就是设计使用年限。

二、选择结构设计安全度的有关因素

结构设计安全度的高低,是国家经济和资源状况,社会财富积累以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。具体来说,选择结构设计安全度要处理好与工程直接造价、维修费用以及投资风险(包括生命及财产损失)之间的关系。显然,提高结构设计安全度时,结构的直接造价将有所提高,而维修费用将减少,投资风险亦将减少;如果降低工程造价,则维修费用和投资风险都将提高。所以,确定建筑的结构设计安全度,实际上是在结构造价(包括维修费用在内)与结构风险之间权衡得失,寻求较优的选择。那种单纯以建造时的材料消费用量和经济指标来评价结构安全度的观点,将导致片面的结论。实际上,结构设计安全度的选择,不仅涉及生命财产的损失,有时还会产生严重的社会影响,对某些结构来说,还将可能产生严重的政治后果,而且还涉及到国家的经济基础和技术经济政策。

三、提高建筑结构设计安全度的建议

(一)合理确定设计安全度

结构设计安全度的高低,是国家经济和资源状况、社会财富积累程度以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。确定工程的安全度在一定程度上需以概率和统计为基础,但更多的须依靠经验,工程判断及综合考虑。

与国际上一些通用标准相比,我国混凝土结构规范设定的安全度水平偏低,有的偏低较多。这体现在涉及结构安全度的各个环节中,如我国混凝土结构设计规范取用的荷载值比国外低,材料强度值比国外高,估计结构承载力所用计算公式的安全裕度低于国外甚至在个别情况下偏于不安全,对结构的构造规定又远比国外要求低。

现行规范安全度与国际相比虽然偏低,但是可以接受,这是数十年来成功建成数百亿平方米建筑物的长期实践加以证实的。但考虑到客观形势变化,国家经济实力增强和住宅制度改革现状,可以将现行设计可靠度水平适当提高一点,这样投入不大,却对长远利益有利。

(二)转变设计思想,全面提高安全度水平

1.建筑结构作为特殊商品,确定其设计安全度的高低不再是纯政府行为,目前至少会有房屋开发商、保险业和用户参与。开发商应该对其出售建筑物的安全质量负责,在影响售价不多的情况下应尽可能提高安全度,更高的安全性能应作为房屋开发商促销和竞争的一个热点。

2.我国现行结构设计标准的低安全度原则己不能适用当前的国情,提高我国建筑结构的安全度水平将有利于生产、生活水准的改善,有利于国民经济发展,也符合建筑物业主的利益和要求。

3.从提高结构安全度出发,为了改善结构物的安全性,要提倡合理地多用钢材.而不再是挖空心思地节约钢材。

(三)尽可能的减少墙体改造

在房屋的后期装修上,禁止拆除承重墙和关键的结构部分,因为所有的建筑在设计过程中,已经在结构、设计方面进行了非常周密的,严谨的计算,已经在抗震技术标准达到了相应的技术要求,拆除了以后,可能直接会影响这栋楼所有的力学反映。在设计过程中,尽量避免这种设计的拆除,尽量在结构改造方面,少做文章。而之所以出现很多墙体改造现象,还是跟前期的建筑设计有关,前期的建筑设计中户型设计是不是达到业主满意是前期结构设计中一个关键的标准,后期业主要改造装修,不仅是室内设计的问题,更是建筑设计的问题。

(四)建筑结构调整中安全度的把握

在结构方面尽量少做调整或者不做调整,即使有了调整以后,一定要做结构的加固,建议采用钢结构的措施来进行加固。在整个建筑空间里,钢结构是相对比较安全的,比简易墙结构安全度更高。钢结构和原来的墙体有一个连接的问题,就需要在设计方面,特别要注重。在设计过程中,钢结构和原始结构调整完以后,如何连接,这方面的技术要有待于加强。倡导一旦进行承重结构的空间调整,一定邀请专业的结构工程师参与整体的设计,来满足空间结果的安全要求。

(五)加强结构体系中各构件承载能力的安全度的控制

现代建筑结构设计,往往需要基于各构件的植入。因而,对各构件承载力的安全控制非常关键。其在设计中,需要基于结构的负载量,尤其是结构的连接处,其承载力的构建,需要基于有效的构件体系。因此,基于有效强度的构件控制,是建筑结构预应力形成的关键。同时,结构构件体系的安全度,直接影响着整体结构的稳定性。

总之,建筑结构设计时,安全度时保证建筑质量的基础,同时也是建筑施工的有力保证。在设计时,要保持建筑物的高稳定性和长耐久度,需要进行详细的分析和试验。建筑物的安全,是对生命的重视,同时也是对资源的合理开发和利用。

参考文献:

[1]陶国伟.普通民用建筑结构设計研究[J].科技信息(学术版),2016(6).

[2]赵芳,袁月山.关于提高建筑结构设计安全度的意见[J].科技致富向导,2015(03).

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